バッテリーの種類と仕組み

バッテリーの種類

まず電池の種類は放電のみ可能とした一次電池と充電可能な二次電池があります。 バッテリー充電ができるのは二次電池です。 そしてバッテリーには大きく分けて鉛とリチウムに分かれます。 鉛は資源が豊富にあるため安価に安定供給ができ、さらにリサイクルが可能というメリットがあります。 ただし重量があるため、携帯するような機器には使うことができません。 自動車のバッテリーや産業用機器のバックアップ電源などに使われています。

リチウムは鉛と反対で原料資源が限られており価格が高く、リサイクルをすることができません。 ただし軽くて携行しやすく質量比に対して容量が大きく寿命も長いためスマートフォン、ノートパソコンなどの モバイル機器などに利用されています。 安全性についてはリチウムより鉛のほうが安全だといわれています。

鉛バッテリーの仕組み

まず鉛のバッテリーについてですが、中身は負極板(－)にはイオンになりやすい鉛を、陽極(＋)にはイオンになりにくい二酸化亜鉛を 使用しています。この二つは電解液である希硫酸の中に入っています。この希硫酸と鉛の化学反応によって電圧が発生し、 電気が蓄えられるというわけです。

放電時の仕組みは、負荷(電気を使うところ)が繋げられて電気が流れると陽極の二酸化鉛と陰極の鉛が硫酸鉛に変わり、希硫酸が水に変化します。 少し難しいですが、希硫酸の化学式は(H2SO4)ですがこれが水素イオン(H+)と硫酸イオン(SO42-)に電離してそれぞれがプラス極マイナス極に集まります。 それが導線を接続すると硫酸イオン(SO42-)の電子がマイナス極から導線を経由してプラス極へと移動して水素イオンと化合しようとします。この 化学反応によって電流が生じ放電するというわけです。

リチウムバッテリーの仕組み

リチウムバッテリーは正極(プラス)と負極(マイナス)の間をリチウムイオンが行ったり来たりを繰り返して充放電を行うバッテリーです。 リチウムイオンとはリチウムという金属が電荷を帯びた状態のことを言います。 構造は正極にリチウムを含んだ金属化合物、負極に炭素素材、電解液、正極と負極を摂政くしないようにするセパレータでできています。

リチウムバッテリー充電時の仕組み

リチウムバッテリー放電時の仕組み

目次

• バッテリーの種類と仕組み
• バッテリーの実用例

事業サイト